船铁对磁罗经的影响

篇一：船铁对磁罗经指向的影响

船铁对磁罗经指向的影响

作者：钱辉 陈佳骏 朱东波 杨波 熊勇林

摘要：磁罗经作为海上航行中重要的指向工具，是船艇上必不可少的重要仪器。它主要依靠地磁力进行指向工作，同时也受其它磁力影响。本文以船铁作为研究对象，分析不同类型船铁自身产生的磁力对船艇上磁罗经的影响。

关键词：磁罗经，磁力，软铁船磁力，船硬铁力

1. 引言： 磁罗经是船艇在海上航行必不可少的重要仪器。其工作原理是利用地磁场与磁针等敏感元件相互吸引和作用，而使罗盘的磁针始终指向地球的磁北极。由于磁罗经受地磁和船磁影响会产生自差，在船艇航行前必须对磁罗经的自差进行消除，因此了解船铁对磁罗经指向的影响显得格外重要。

2. 船铁的分布与介绍

现代的船舶均由钢铁建造，船铁在地磁场的磁化下形成了船磁场，其中一部分钢铁材料被地磁场磁化后，其磁性在相当长的时间内保持不变，具有永久磁性，这部分造船材料称为硬铁材料。还有一部分造船材料在地磁场中很快的获得磁性，但随着地磁场大小和方向的变化其磁性随之变化，即具有“感应磁性”，这部分材料称为软铁材料。

2.1 硬铁力F

2.1.1 硬铁概念

磁性物质一经磁化，剩磁可保留较长时间不易消失的磁性材料成为硬铁磁性材料，如碳 船艇指挥系2012级航海技术一区队 钢、钴钢、钨钢及其合金。

2.1.2 船舶硬铁材料磁性来源

现代船舶主要由大量钢板和许多机电设备组成，船舶在进行建造期间一直停放在船台上，长时间受同一方向地磁场磁化，致使船舶硬铁材料产生较强磁性。

2.1.3 船硬铁力对磁罗经的影响分析

将船硬铁磁力对罗经产生的作用力设为F，将力F投影到罗经的纵向、横向和垂直向三个坐标轴上，得P、Q、R三个硬铁力。P、Q、R三个投影力的大小和符号主要取决于船舶建造时船首方向以及罗经在船上安装的位置。

2.2 软铁力

2.2.1 软铁船磁力对罗经的作用

软铁本身不具有磁性，受地磁场磁化后才获得感应磁性，并对罗经产生了作用力。船上

软铁的形状和分布是比较复杂的，为了简化分析，我们将船软铁分解为无数根纵向、横向和垂直向的软铁杆。纵向、横向和垂直向的软铁杆仅能分别被地磁力的投影X、Y、Z力磁化，下面分别讨论三种软铁杆被地磁力磁化后对罗经产生的作用力。

2.2.2软铁杆对罗经的作用力：

罗经在船上安装好后，它与船铁间的相对位置也固定了，纵向软铁杆仅能被地磁水平纵向分力X磁化，其对罗经作用力的大小与X成正比。设船上所有纵向软铁被X磁化后对罗经产生的总作用力为lX，其中l为比例系数，它取决于纵向软铁数量、软铁磁化率以及与罗经的相对位置。罗经位置固定后，系数l固定不变。合力lX相对于罗经坐标系可能处于任意方向。lX在Ox、Oy、Oz三轴进行分解得aX，即被X力磁化产生的纵向作用力；dX，被X力磁化产生的横向作用力；gX，被X力磁化产生的垂直作用力。

同样，船上横向软铁杆和垂直软铁杆分别被地磁力Y和Z磁化，船上所有的横向软铁和垂直软铁被磁化后对罗经产生的总作用力分别为mY和nZ，其中m和n为比例系数，讲mY和nZ分别投影到Ox、Oy、Oz三轴上，得bY、eY、hY和cZ、fZ、kZ。

软铁在经过地磁场磁化后，软铁自身产生自带的磁场，而自身磁力的大小以及方向，会aX 随着软铁安放的位置以及外磁场的变化发生改变，而且还有与船体处于的位域有关。这其中大致可分为磁化所产生的三个作用力：纵向、横向以及垂直作用力。

将在罗经三个坐标轴上作用的地磁力、软铁力和硬铁力汇总起来并用X'，Y'，Z'表示各轴合力，称为泊松方程式

Ox轴 X'=X+aX+bY+cZ+P

Oy轴 Y'=Y+dX+eY+fZ+Q Oz轴 Z'=Z+gX+hY+kZ+R

在泊松方程中，船软铁被地磁力X、Y、Z磁化后对罗经共产生九个作用力，获得a、b、c、d、e、f、g、h、k九个软铁系数。

这9个软铁系数的大小和符号仅与船上罗经安装的位置和船上软铁的数量等因素有关，当罗经在船上安装好以后，各软铁系数的大小和符号均固定不变。一般在商船上，罗经总安装在船首尾线上，因船上纵横向的软铁均为从船首至船尾和从左舷至右舷连续，故a和e两个系数较大，均为负值。因受罗经后方的烟囱和桅杆等影响，故系数c较大，也为负值。因船上罗经的位置较高，船铁均位于罗经的下方，故系数k数值较大，且为正值。系数g的数值通常较小，符号随罗经安装位置确定。因船体结构的对称型，软铁系数b，d，f，h的正负值同时存在。 ①

3. 船正平时，罗盘平面上作用力及自差

船体正平时磁罗经所受磁力分解

X'=X+aX+bY+cZ+P

Y'=Y+dX+eY+fZ+Q

F0= X′cosβ+Y′sinβ

F90=－X′sinβ+ Y′cosβ

F0= X′cosβ－Y′sin β

F90=X′sinβ + Y′cos β

X=HcosMC

Y=－HsinMC

F0 =λH+FBcosMC－FCsinMC+FDcos2MC－FEsin2MC

F90= FA + FBsinMC + FCcosMC+ FDsin2MC+ FEcos2MC

其中：

λH=[1+（a+e）/2]H FB=cZ+P FD= [(a-e)/2]H

FA= [(d-b)/2]H FC=fZ+Q FE =[(d+b)/2]H

3.1 船硬铁力对磁罗经的影响：

3.1.1 FB力

FB=cZ+P : 垂直软铁纵力和硬铁纵力组成。

FB 方向： MC方向， FB+，指向船首； FB －，指向船尾。 FB很大。

FB 力产生的自差

sinδB/sinCC= FB/λH= cZ+P/λH

B= cZ+P/λH

δB≈BsinCC

B半圆自差系数，有正负

3.1.2 FC力

FC=fZ+Q：垂直软铁横力和硬铁横力组成。

FC 方向： 垂直MC方向， FC+，指向右舷；

FC力产生的自差

sinδC/sin(CC+90)= FC/λH= fZ+Q/λH FC －，指向左舷。f ≈ 0，但仍 FC很大。

篇二：船铁对磁罗经指向的影响

船铁对磁罗经指向的影响

摘要：磁罗经作为海上航行中重要的指向工具，是船艇上必不可少的重要仪器。它主要依靠地磁力进行指向工作，同时也受其它磁力影响。本文以船铁作为研究对象，分析不同类型船铁自身产生的磁力对船艇上磁罗经的影响。

关键词：磁罗经，磁力，软铁船磁力，船硬铁力

1. 引言： 磁罗经是船艇在海上航行必不可少的重要仪器。其工作原理是利用地磁场与磁针等敏感元件相互吸引和作用，而使罗盘的磁针始终指向地球的磁北极。由于磁罗经受地磁和船磁影响会产生自差，在船艇航行前必须对磁罗经的自差进行消除，因此了解船铁对磁罗经指向的影响显得格外重要。

2. 船铁的分布与介绍

现代的船舶均由钢铁建造，船铁在地磁场的磁化下形成了船磁场，其中一部分钢铁材料被地磁场磁化后，其磁性在相当长的时间内保持不变，具有永久磁性，这部分造船材料称为硬铁材料。还有一部分造船材料在地磁场中很快的获得磁性，但随着地磁场大小和方向的变化其磁性随之变化，即具有“感应磁性”，这部分材料称为软铁材料。

2.1 硬铁力F

2.1.1 硬铁概念

磁性物质一经磁化，剩磁可保留较长时间不易消失的磁性材料成为硬铁磁性材料，如碳钢、钴钢、钨钢及其合金。

2.1.2 船舶硬铁材料磁性来源

现代船舶主要由大量钢板和许多机电设备组成，船舶在进行建造期间一直停放在船台上，长时间受同一方向地磁场磁化，致使船舶硬铁材料产生较强磁性。

2.1.3 船硬铁力对磁罗经的影响分析

将船硬铁磁力对罗经产生的作用力设为F，将力F投影到罗经的纵向、横向和垂直向三个坐标轴上，得P、Q、R三个硬铁力。P、Q、R三个投影力的大小和符号主要取决于船舶建造时船首方向以及罗经在船上安装的位置。

2.2 软铁力

2.2.1 软铁船磁力对罗经的作用

软铁本身不具有磁性，受地磁场磁化后才获得感应磁性，并对罗经产生了作用力。船上软铁的形状和分布是比较复杂的，为了简化分析，我们将船软铁分解为无数根纵向、横向和垂直向的软铁杆。纵向、横向和垂直向的软铁杆仅能分别被地磁力的投影X、Y、Z力磁化，

下面分别讨论三种软铁杆被地磁力磁化后对罗经产生的作用力。

2.2.2软铁杆对罗经的作用力：

罗经在船上安装好后，它与船铁间的相对位置也固定了，纵向软铁杆仅能被地磁水平纵向分力X磁化，其对罗经作用力的大小与X成正比。设船上所有纵向软铁被X磁化后对罗经产生的总作用力为lX，其中l为比例系数，它取决于纵向软铁数量、软铁磁化率以及与罗经的相对位置。罗经位置固定后，系数l固定不变。合力lX相对于罗经坐标系可能处于任意方向。lX在Ox、Oy、Oz三轴进行分解得aX，即被X力磁化产生的纵向作用力；dX，被X力磁化产生的横向作用力；gX，被X力磁化产生的垂直作用力。

同样，船上横向软铁杆和垂直软铁杆分别被地磁力Y和Z磁化，船上所有的横向软铁和垂直软铁被磁化后对罗经产生的总作用力分别为mY和nZ，其中m和n为比例系数，讲mY和nZ分别投影到Ox、Oy、Oz三轴上，得bY、eY、hY和cZ、fZ、kZ。

软铁在经过地磁场磁化后，软铁自身产生自带的磁场，而自身磁力的大小以及方向，会aX 随着软铁安放的位置以及外磁场的变化发生改变，而且还有与船体处于的位域有关。这其中大致可分为磁化所产生的三个作用力：纵向、横向以及垂直作用力。

将在罗经三个坐标轴上作用的地磁力、软铁力和硬铁力汇总起来并用X'，Y'，Z'表示各轴合力，称为泊松方程式

Ox轴 X'=X+aX+bY+cZ+P

Oy轴 Y'=Y+dX+eY+fZ+Q Oz轴 Z'=Z+gX+hY+kZ+R

在泊松方程中，船软铁被地磁力X、Y、Z磁化后对罗经共产生九个作用力，获得a、b、c、d、e、f、g、h、k九个软铁系数。

这9个软铁系数的大小和符号仅与船上罗经安装的位置和船上软铁的数量等因素有关，当罗经在船上安装好以后，各软铁系数的大小和符号均固定不变。一般在商船上，罗经总安装在船首尾线上，因船上纵横向的软铁均为从船首至船尾和从左舷至右舷连续，故a和e两个系数较大，均为负值。因受罗经后方的烟囱和桅杆等影响，故系数c较大，也为负值。因船上罗经的位置较高，船铁均位于罗经的下方，故系数k数值较大，且为正值。系数g的数值通常较小，符号随罗经安装位置确定。因船体结构的对称型，软铁系数b，d，f，h的正负值同时存在。

①

3. 船正平时，罗盘平面上作用力及自差

船体正平时磁罗经所受磁力分解

X'=X+aX+bY+cZ+P

Y'=Y+dX+eY+fZ+Q

F0= X′cosβ+Y′sinβ

F90=－X′sinβ+ Y′cosβ

F0= X′cosβ－Y′sin β

F90=X′sinβ + Y′cos β

X=HcosMC

Y=－HsinMC

F0 =λH+FBcosMC－FCsinMC+FDcos2MC－FEsin2MC

F90= FA + FBsinMC + FCcosMC+ FDsin2MC+ FEcos2MC

其中：

λH=[1+（a+e）/2]H FB=cZ+P FD= [(a-e)/2]H

3.1 船硬铁力对磁罗经的影响：

FA= [(d-b)/2]H FC=fZ+Q FE =[(d+b)/2]H

3.1.1 FB力

FB=cZ+P : 垂直软铁纵力和硬铁纵力组成。

FB 方向： MC方向， FB+，指向船首； FB －，指向船尾。 FB很大。

FB 力产生的自差

sinδB/sinCC= FB/λH= cZ+P/λH

B= cZ+P/λH

δB≈BsinCC

B半圆自差系数，有正负

3.1.2 FC力

FC=fZ+Q：垂直软铁横力和硬铁横力组成。

FC 方向： 垂直MC方向， FC+，指向右舷；

FC力产生的自差

sinδC/sin(CC+90)= FC/λH= fZ+Q/λH

C= fZ+Q/λH

δC≈CcosCC FC －，指向左舷。f ≈ 0，但仍 FC很大。

篇三：安装在船舶上的磁罗经为什么需要校正

安装在船舶上的磁罗经为什么需要校正

2008年3月31日

摘要：文章主要围绕磁罗经的指向原理、船舶磁性的变化及其对磁罗经的影响、船舶航行和磁罗经密不可分的关系进行阐述，一方面介绍了磁罗经的基本原理，另一方面说明了磁罗经在保证船舶安全航行的过程中所起的重要作用。

关键词：磁罗经 船舶磁性 安全航行 校正

1磁罗经的指向原理

我们的祖先早在2600多年前就发现“磁石召铁，或引之也”，“慈”即今“磁”也。后来发明了“司南”，“司南”能指南北，以此造出指南针。这是中华民族对世界文明的伟大贡献。

地球是一个大磁体，它表面存在着磁场，它的两个磁极点，接近地球的两个极点，但不重合，且它还有非常缓慢地移动。我们把接近地球北极点的磁极叫磁北极，接近地球南极点的磁极叫磁南极。

中间有支点的磁针，在它周围没有铁磁性物质影响时，磁针一端指向磁北极，另一端指向磁南极。

日常我们使用的磁罗经，它的核心指向部分是浮室。为了获得足够的指北力。通常在浮室里，安装两根或四根磁棒。磁棒在地球磁场的作用下，一端指向“北”(即磁北极)，另一端指“南”(即磁南极)。再在浮室周边固定一个刻度盘，在罗经盆上做一个基线。这样我们就看出方向来了。但是罗经所指的“北”叫磁北并非地球真子午线的真北。磁北与真北之间存在的误差叫磁差。

2船舶磁性的变化及其对磁罗经的影响

一般船舶都是由钢铁制造而成。钢铁在地球的磁场作用下，它会被磁化，而带有磁性。

船舶通常都安装有发电机、导线及大量电气设备。这些电气设备在使用过程中也产生磁场。这个磁场对船舶本身也有影响——船体被磁化。

船舶在同一码头停靠一个月以上，由于受地球磁场的磁化，致使船舶原有的磁性也会发生变化。

当船舶遭受剧烈震动时，船舶本身的磁场也会发生变化。

船舶在海上遭受大风浪的摔打，船舶遭受其它船舶碰撞。或本身在离靠码头时不慎与码头发生碰撞等等。都可使船舶的本身的磁性发生变化。

当船舶进行修理时，如更换船上钢铁或增加设备，特别是在磁罗经附近，即使较小的钢

铁部件，都会对船舶的磁性产生影响。

当船舶不慎失火棚，哪怕是局部失火，对船舶的磁性也会产生较大的影响。同时也会影响到磁罗经。

当船舶装载钢铁(包括磁铁矿)时。因这些钢铁都带有磁性。所以，船体的磁性就发生了变化。

特别值得注意的是，当船舶被强磁起重机装卸零散钢铁块时，船体将被严重磁化，此时船上磁罗经产生严重偏差。而且以后较长时间内船上磁罗经不稳定!变化较大!

磁罗经安装在船上。除受地球磁场的作用外，还受到船体磁场的影响。各种船舶的磁性大小不同。对安装在此船上的磁罗经的影响也不一样。多则170°～180°，少则10°～20°不等。只有测量后才能知晓。

3船舶航行需要磁罗经

虽然现代科技给了船舶精确定位的卫星定位仪。但每艘船舶都必须安装“古老”的磁罗经。它是船舶航行中必不可少的指向仪器。也是船舶安全航行的可靠保证。

安装在船舶上的磁罗经，由于受船体磁性的影响，它所指的“北”，就不准确了!不准确的指向，是不可能利用它来导航的。因此，必须对磁罗经进行校正。最后，测出它在各个主要航向上的误差，制成自差表。这个磁罗经才能被使用导航，才能保证船舶航行安全。

篇四：船舶配备磁罗经的有关要求

船舶配备的有关要求

一、磁罗经一般介绍

磁罗经是借助于地球磁场吸引磁针的能力而制造出的指向仪器。它具有结构简单、性能可靠、坚固耐用、维护方便的特点，所以至今仍为现代船舶必备的基本航海仪器。安装在钢质海船尚的磁罗经由于受船磁的影响，磁针不是指向磁北，而是指向地磁力与船磁力的合力方向，即罗北方向，由此而产生的这一误差称为磁罗经差。因此，有必要对磁罗经的自差进行校正。经校正后的磁罗经仍然存在着剩余自差航海上把它称为自差。求取自差的方法与电罗经相似，首先从天体方位表中求出天体或太阳的计算方位，然后利用方位仪观测求得天体或太阳的观测方位，再用海图上提供的磁差资料中求出该海区当年的磁差。计算方位（真方位）减观测方位减磁差即可求出磁罗经的自差。经校正后磁罗经在360°方位上存在的剩余自差制成表，即磁罗经自差表。

(来自:WwW.smhaida.Com 海达 范文 网:船铁对磁罗经的影响)

二、船检规范中有关磁罗经的技术参数

三、船舶配备磁罗经的有关要求

船舶配备磁罗经依据船舶的吨位、所经营的航线等条件配备。以下列出船舶我国船检及SOLAS公约有关船舶配备磁罗经的规定：

1.SOLAS公约的有关规定。

在S74-1/CV/R12第(b)款中规定：

(i) 凡150总吨及以上的船舶均应装设：

①

② 具标准磁罗经，但符合下述(iv)规定者除外： 具操舵磁罗经，但在上述(1)项要求配备的标准罗经能提供艏向情况，并使舵

工在主操舵位置可以清晰地读出数字的情况下可以除外；

③ 准罗经位置与正常航行控制位置之间使主管机关满意的适当的通信手段；和 ④ 有在水平360°弧度范围内测得尽量接近实际方位的工具。

(ii) 上述述及的各磁罗经应经正确校正，并应备有随时可用的剩余自差表或曲线。 (iii) 由于航程的性质、船舶接近陆地的情况或船舶类型证明不需要标准罗经，且主管机关认为装设此项设备为不合理或不必要时，可对个别船舶或某类船舶免除此项要求，但在任何情况下均应配备1具合适的操舵罗经。

在第(c)款中规定，150总吨以下的船舶，在主管机关认为合理及可行时，应装设1具操舵罗经，同时应有测得方位的工具。

2.我国船检规范有关规定。

三、检查要点和缺陷处理原则

对磁罗经的检查应注意，磁罗经盆中是否有气泡（大多数磁罗经液体是由45%酒精和55%蒸馏水配制而成的，新型磁罗经的液体也有使用瓦素varsol的）倾斜平衡环是否活络，罗盘的追随性是否符合要求，磁罗经自差表是否有效，反射镜中磁罗经读数是否清晰可见。磁罗经方位仪的使用情况是否正常等。检查时还应注意船舶靠泊时，泊位的异常磁场可能对磁罗经的影响。此时测得的磁罗经自差可能与自差表或自差曲线存在一定的误差。在正常情况下，标准磁罗经的自差应不大于±3°，操舵磁罗经的自差不大于±5°。

在对缺陷进行处理时，除要求在本港解决外，还应考虑本港的修理能力。对本港无修理能力的，在不影响安全的情况下，可允许船舶驶往下一港口修理。

篇五：第三章 船用磁罗经

第三章 船用磁罗经

磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力的现象而制成的一种航海指向仪器，可为船舶

指示航向，定位和导航。

第一节 磁的基本概念

一、磁场

物体能吸引铁、镍、钴等物质的性质叫做磁性。磁铁具有同性磁极相斥，异性磁极相

吸的特性。

磁场是指磁场作用力所能达到的空间范围。磁场的性质可用“磁场强度”来描述，即

在一磁体的磁量为m的磁场中，某点r处的磁场强度为作用于放置在该点的单位正磁量所

受到的作用力。磁场强度通常用“H”表示，则磁场强度的表达式为：

H = m / r2 （5-1）

磁场强度系一矢量，指向磁力线的切线方向。在电磁系单位中，磁场强度的单位为“奥”。

描述磁场性质的物理量磁场强度与磁介质无关，当讨论一块磁介质内部或外部的磁场

强度时，除了要考虑外界已存在的磁场外，还要考虑磁介质被磁化后所产生的附加磁场，

我们把上述两种磁场强度之和称为磁感应强度B， 即

B = H0 + Hˊ （5-2）

式中Ho——外磁场强度，Hˊ——附加磁场强度。磁感应强度B的单位，在国际单位制中

为“特”，在电磁单位制中为“高”， 1高 = 10-4 特。

若磁场中某一范围内，各点的磁场强度大小相等，方向一致，则该范围内的磁场称为

均匀磁场，位于船体范围内的地磁场以及罗盘范围内的船磁场可视为均匀磁场。

二、磁铁

目前所应用的各种磁铁均为人造磁铁，即用人工方法将镍、钴、钨等金属材料经磁化

而制成的。磁罗经中均使用条形磁铁，如图5—1所示。

条形磁铁的磁极主要集中在磁棒的两端，我们将磁性最强的地方称为磁极。一根自由

悬挂着的磁铁，指向地磁北极的一端称为北极，用“N”表示，并涂成红色，其磁量用+m

表示；指向地磁南极的一端，称为南极，用“S”

表示，并涂成蓝色或黄色等，其磁量用-m表

示。两磁极间的连线称为磁轴，同一磁铁两

磁极的磁量是相等的。磁铁磁极的位置视磁

铁形状、金属材料、磁化过程和磁化程度而

定，用L表示磁铁的全长，通常认为南北磁

极距磁铁两端为L/12。 图5-1 磁铁

一根磁铁磁性的大小除与外界磁化场的强弱有关外，还正比于磁铁材料磁导率和几何

尺寸。我们用磁矩表示磁铁的磁性大小，磁矩是同名磁量与两磁极间距离的乘积，用字母

M表示，即：

M=2ml

（5-3）

式中m为磁极的磁量，2l为两磁极之间的距离。

磁矩的单位用电磁单位制通用符号CGSM表示。为了保持磁铁的磁性，磁铁存放时应

避免受到高温，敲击或其它恒定磁场的影响，并应使磁铁异名极相靠。

三、磁铁的磁场强度

在磁铁周围各点的场强是比较复杂的。其大小和方向都会发生变

化，下面仅对与校正罗经自差有关的二种位置加以讨论。

1、磁铁磁轴延长线上某点的场强

设有单位正磁量位于具有磁量为m的磁铁的磁轴

延长线上的P1点，见图5—2。该点与磁铁中心的距离

OP1=r，磁铁两磁极间的半长为l。

按磁铁强度的定义，磁铁北极和磁铁南级分别对

P1点产生的作用力为FN和FS，其合力为H1，即

H1 = FN + FS （5-4）

若磁铁的半长l远小于距离r时，合力H1可近似为：

H 1 = 2M / r3

H1的方向沿着磁轴延长线。罗经柜中垂直磁铁对罗经

的作用力即属此种位置。

2、磁铁磁轴垂直平分线上某点的场强 图5-2磁轴延长线上场强

如图5—3所示，设有单位正磁量位于磁轴垂直平分线上的P2点，磁铁中心O点至P2

点的距离为r，由图可见，磁铁北极的作用力FN与南极的作用力Fs两者大小相等，但其方

向对称分布。力FN和Fs在磁轴垂直平分线上的投

影之和为零，而在平行于磁轴方向上的合力为：

H2 = FN ,S cosα

当磁铁半长l远小于r时，H2可近似为：

H 2 = M / r3 （5-5）

H2的方向与磁轴平行，并指向S端。

比较H2与H1两式，不难看出，在相同条件

下，H2之值是H1的一半。罗经柜中纵横校

正磁铁对罗经的作用力即属于H2。

四、磁性物质的磁化

自然界内的物质按其导磁能力的大小，

可分为磁性物质和非磁性物质两大类。 图5-3 磁轴垂线上场强

1、 磁性物质

磁性物质又称为铁磁性物质，铁、镍、钴及其合金等金属材料均属于磁性物质。磁性

物质的磁导率μ?1，其值可达数千乃至数万之巨。磁性物质被磁化后可呈现出较强的磁性。

在B—H曲线上，当外磁场H为零时，磁感应强度B并非为零，B=Br Br称为剩磁。这

种B的变化落后于H变化的现象叫做磁滞现象。为消除剩磁，必须加一反向磁场，当使磁

感应强度B降为零时，所加的反向磁场H=Hc，Hc称为矫顽力，它表示磁性物质抗去磁的

能力。

实验证明，铁磁体被磁化的极性与它相对于磁场的方向有关，如图5—4所示，即铁磁

体被磁化的磁极与原磁铁的极性刚好相反，磁

力线进去一端为“S”极，磁力线出去一端为

“N”极。若外磁场方向与铁磁体纵轴相垂直，

则其退磁系数为无穷大，铁磁体不能被磁化。

磁性物质按其保留磁性的大小，又可分为

硬铁和软铁两类。硬铁磁性材料需由较强的外 图5—4 铁磁体磁化

磁场磁化，一经磁化后，其剩磁可保留较长时间不易消失，亦即硬铁的特点是剩磁和矫顽

力均较大；而软铁磁性材料可在较弱磁场中被磁化，一旦外磁场消失，共磁性几乎也随之

消失，即软铁不保留磁性。软铁的特点是剩磁，矫顽力均较小。

实际上，硬铁和软铁很难严格地区分，通常将矫顽HC大于50奥的磁性材料视为硬铁，

如碳钢、钴钢、钨钢及其合金等；矫顽力HC小于几奥的磁性材料视为软铁，如软铁、坡

莫合金、矽钢等。

2、非磁性物质

非磁性物质有金、银、铜、木、纸、铝、橡胶、玻璃等，其磁导率约为1。非磁性材

料在磁场中被磁化后，所产生的附加磁场甚微，可予忽略，故可认为非磁材料不能被磁化。

因此在制造磁罗经时，为避免产生附加的磁性干扰，除了指向元件外，其余所有的材料均

采用非磁性材料。

五、地磁场

地球可认为是一个均匀磁化的球化，在其周围空间存在着磁场。地磁极位于地理南北

极附近，而且位于地球深处。地磁极的地理位置是不固定的，逐年缓慢变化。

值得注意的是，南半球的南磁极具有正磁量，而北半球的北磁极却具有负磁量，因此，

围绕地球空间的磁力线是从南半球走向北半球的，如图5—5所示。地面上任意一点的地磁

场方向，可用一根自由悬挂的顺着地磁总力T指向的磁针来测定。通过磁针磁轴的垂面，

称为该地的磁子午面，磁子午面与地理子午面的水平夹角，称为磁差（Var），如图5—6

所示。

图5—5 地磁场 图5—6 地磁要素

将地磁总力T分解为作用于磁子午面的水平磁力H和垂直磁力Z，即得：

H = Tcosθ Z = Tsinθ （5-6）

水平磁力H和地磁总力T之间的夹角θ，称为磁倾角。在北半球。θ角在水平面之下，

其符号定为（+）；反之，在南半球，θ角在水平面之上，其符号定为（-）。在地球表面上，

磁倾角为零各点的连线称为磁赤道。自磁赤道向两极，磁倾角

θ

逐渐增大，在磁北极，磁

倾角为+90°；在磁南极，磁倾角为-90°。将磁倾角为固定值点的连线称为磁纬度。

在水平磁力H的作用下，罗盘指向磁北。水平磁力在磁赤道外最大，约为0.4奥，而

垂直磁力Z在磁赤道处为零。在磁极处，垂直磁力Z为最大，约为0.7奥。而水平磁力H

却为零，因而导致磁罗经在磁极附近是不能指向的。

在不同的地理位置，磁差是不相同的。磁差的变化范围为0°～180°。纬度越高，磁

差越大。当磁北分别位于真北的东面或西面时，分别称为东磁差和西磁差。

通常把地磁水平磁力H，磁倾角θ和磁差Var称为地磁三要素。

在海图上将同一地磁要素相同值的各点连成等值线，这种曲线图称为地磁图。目前，

航海上所使用的地磁图有等磁差线图、等水平力线图、等垂直力线图、等磁倾角线图和等

地磁总力线图等。由于各地磁要素逐平缓慢地变化，因此各地磁图与标注的数据只实用于

某一持定年份，通常地磁要素图每5年左右重新绘制一次。在实际使用时，为获得较准确

的数据，应根据地磁要素的年变化率修正地磁图上标注的数据。

第二节 船用磁罗经

一、磁罗经的分类

1、 按罗盆内有无液体分类，

罗经可分为液体罗经和干罗经两类，因船舶摇摆时，干罗经的罗盘不易稳定，使用不

方便，故已被淘汰了。液体罗经的罗盘浸浮在盛满液体的罗盆内，因受液体的阻尼作用，

船舶摇摆时，罗盘的指向稳定性较好。另外受液体浮力的作用，可减小轴针与轴帽间的

磨擦力，提高了罗盘的灵敏度，这种液体罗经在现代船舶上得到普遍使用。

2、按磁罗经的用途分类

（1）标准罗经，它用来指示船舶航向和测定物标的方位。一般安装在驾驶室顶露天甲板

上，因其位置较高，受船磁影响小，指向较为准确，故称为标准罗经。

有的标准罗经配有一套导光装置，可将罗盘刻度投射到驾驶室内的平面镜中，供操舵

人员观察航向。根据照射罗盘光源位置的不同，这类罗经又可分为投影式和反射式两种。

投影式罗经光源在罗盘的上方，罗盘上的刻度均被挖空以便透射光线；而反射式罗经的光

源从罗盘?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuluzuowen/" target="_blank" class="keylink">路较蛏险丈洌瓷浒崖夼躺系亩仁良菔皇夷诘钠矫婢持小?/p>

（2）操舵罗经，安装在驾驶室内，专供操舵用。当安装有反射或投影式的标准罗经时，

可免装操舵罗经。

（3）救生艇罗经，每个救生艇都备有一个小型液体罗经，以供操纵救生艇时使用。

（4）应急罗经，安装在应急舵房内，以便使用应急舵航行时，指示航向。当船舶装有陀

螺罗经，大都用它的分罗经作应急罗经。

3、按罗盘的直径分

常用的有190mm型、165 mm型，130 mm型等三种罗盘直径的罗经。190 mm罗径安

装在中大型船舶上、165 mm和130 mm罗经安装在中小型船舶上。

二、磁罗经的结构

一般船上使用的磁罗经，均由罗盆、罗经柜和自差校正器三部分组成。

1、罗经柜

罗经柜是用非磁性材料制成的，用来支撑罗

盆和安放消除自差校正器，如图5—7所示。

在罗经柜的顶部有罗经帽，它可以保护罗盆，

使其避免雨淋和阳光照射，以及在夜航中

防止照明灯光外露。

在罗经柜的正前方，有一竖直圆筒，筒内根

据需要放置长短不一消除自差用的佛氏铁或在竖

直的长方形盒内放数根消除自差用的软铁条。

在罗经柜左右正横有放置象限自差校正器（软铁球

或软铁片）的座架，软铁球或软铁盒的中心位于罗盘磁

针的平面内，并可内外移动。

罗盘放置在常平环上，以在船体发生倾斜时，罗盆

保持水平。常平环通常装在减震装置上，以减缓罗盆震

动。

在罗经柜内，位于罗盘中心正下方安装一根垂直铜

管，管内放值消除倾斜自差的垂直磁

铁，并由吊链拉动可在管内上下移动。 图5—7 罗经柜

在罗经柜还有放置消除半圆自差的水平纵横向磁铁的架子，并保证罗经中心应位于纵

横磁铁的垂直平分线上。

2、 罗盆

罗盆由罗盆本体和罗盘两部分组成，如图5-8所示。

罗盆系铜制成，其顶部为玻璃盖，玻璃盖的边缘有水密橡皮圈，并用一铜环压紧以保

持

水密，，罗盆重心均较低，以使罗盆在船摇摆时，仍能保持水平。

罗盆内充满液体，通常为酒精与蒸镏水的混合液，混合液的比例为45%饮料酒精和55% 二次蒸馏水，在温度为15℃时，共比重约为0.95。酒精的作用是为了降低冰点，该溶液沸

点为+83℃，冰点为-26℃，粘度系数在温度+50℃至-20℃之间不产生显著变化，有的罗经

还用纯净的煤油做罗盆液体。在罗盆的侧壁有一注液孔，供灌注液体以排除罗盆内的气泡。

注液孔平时由螺丝旋紧以保持水密。

在罗盆内，其前后方均装有罗经基线，位

于船首方向的称为首基线，当首基线位于船首

尾面内时，其所指示的罗盘刻度即为本船的航

向。

罗盆还采取了用以调节盆内液体热胀冷

缩的措施。有罗经在其罗盆底部装有铜皮压

成的波纹形的皱皮，用以调节罗盆内液体的

膨胀与收缩；还有罗经，其罗盆分为上下两

室，如图5—8所示，上室安放罗盘，并充

满液体；下室液体不满，留有一定的空间，

图5—8 罗盆

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